【正文】 術學院本科畢業(yè)設計（論文） V 由單片機控制的放音電路 .................................................................................. 22 LED 數(shù)碼顯示電路 .................................................................................................. 22 系統(tǒng)整體電路 .......................................................................................................... 23 小結(jié) ........................................................................................................................ 23 4 軟件設計 ............................................................................................................................... 24 主程序流程圖 .......................................................................................................... 24 DS18B20 溫度測量程序 ........................................................................................... 24 DS18B20 的時序 ............................................................................................... 24 DS18B20 的復位程序 ........................................................................................ 25 DS18B20 啟動溫度轉(zhuǎn)換程序 ............................................................................. 25 DS18B20 讀溫度程序 ........................................................................................ 26 數(shù)碼管顯示程序 ....................................................................................................... 26 語音播報程序 .......................................................................................................... 27 小結(jié) ........................................................................................................................ 28 5 數(shù)據(jù)測試及分析 ..................................................................................................................... 29 溫度數(shù)據(jù)測量 .......................................................................................................... 29 語音模塊測試 .......................................................................................................... 30 小結(jié) ........................................................................................................................ 30 6 設計總結(jié) ............................................................................................................................... 31 7 參考文獻 ............................................................................................................................... 32 致謝 ............................................................................................................................................. 33 附錄一：程序 ............................................................................................................................... 34 附錄二：硬件電路 .......................................................................................................................... 2 寧波大學科學技術學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 1 緒論 引言 溫度是一個基本物理量。 temperature measurement。 溫度測量技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 溫度測量技術現(xiàn)狀 隨著國內(nèi)外工業(yè)的日益發(fā)展，溫度檢測技術也有了不斷的進步，目前的溫度檢 測使用的溫度計種類繁多，應用范圍也較廣泛。 (5) 集成芯片式測溫 。模擬集成溫度傳感器的主要特點是功能單一、測溫誤差小、價格低、響應速度快、體積小、功耗 低 等 。 2．第二階段（ 1976— 1980） 單片機的技術成熟階段。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境 下工作。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術、微電子技術、計算機技術于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。溫度傳感器發(fā)展經(jīng)歷了三個階段，并朝著高精度、多功能、總線標準化、高可靠性及安全性等方向迅速發(fā)展。綜上所述，為了使電路盡量簡單，控制盡量方便，測量出的溫度值盡量準確，本設計溫度傳感器采用 DS18B20。 （ 5） 6 個中 斷源，兩級中斷結(jié)構(gòu)。 方案三：采用 APR9600 語音芯片 APR9600 是繼美國 ISD 公司以后采用模擬存儲技術的又一款音質(zhì)好、噪音低、不怕掉電、可反復錄放的新型語音芯片，單片電路可錄放 60 秒，串行控制時可分 256 段以上，并行控制時最大可分8 段。 電路如圖 32 所示。主機在發(fā)出功能命令之前，必須送出合適的 ROM命令。例如， 主機通過在發(fā)出跳越 ROM 命令后跟隨轉(zhuǎn)換溫度命令 [44h]，就可以同時命令總線上所有的 DS18B20 開始轉(zhuǎn)換溫度，這樣大大節(jié)省了主機的時間。 （ 6）讀供電模式命令（ B4H）。 DS18B20 的外形及管腳排列如圖 33 所示。這 樣需要精確到小數(shù)點 4 位，實際不必有那么高的精確度，一般可以精確到 ℃。 圖 35 DS18B20 測溫原理圖 圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開時， DS18B20 就對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，進而完成溫度測量?？偟膩碚f分為串行控制和并行控制兩種。 圖 38 APR9600 錄音電路 手動測試放音： /M8 置 0 為串行選段控制方式，按一下 /M1 播放第一段，這時的 /M2 成為快進選段鍵，每按一下 /M2 即向后移動一段，例如現(xiàn)在按了三下 /M2，再按 /M1 就放音第四段，按 /CE 鍵復位，因此可以實現(xiàn)選段放音。在外部電源供電方式下，可以充分發(fā)揮 DS18B20 寬電源電壓范圍的優(yōu)點，即使電源電壓 VCC 降到 3V 時，依然能夠保證測溫精度。 第 2， 3字節(jié)鎖存器 TH 和 TL保存非易失性溫度報警數(shù)據(jù)，可以通過軟件 寫入用戶報警上下限值。這一點很像每一個網(wǎng)卡芯片都有一個各不相同的 MAC 地址。它在測溫精度、轉(zhuǎn)換時間、傳輸距離、分辨率等方面都給用戶的使用帶來了方 便，效果也令人滿意 [15]。 溫度測量與語音播報系統(tǒng)設計 14 三： RAM 操作命令 DS18B20 有 6 條操作指令： （ 1）寫 RAM 命令（ 4EH）。 （ 2）讀 ROM[33h]。單總線采用簡單的通信協(xié)議，通過一條公共數(shù)據(jù)線實現(xiàn)主控制器與一個或多個從機之間的半雙工、雙向通信。 寧波大學科學技術學院本科畢業(yè)設計（論文） 11 3 硬件電路設計 系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)的主要功能包括：現(xiàn)場溫度的采集，實時顯示溫度信息，實時語音播放。 PSEN（ 29 腳）：外部存儲器讀選通信號。比如， 51 單片機是 8 位的，晶振最多 24M， ROM 有 4K，可用 RAM 少于 128 字節(jié)，軟件主要通過自己來編寫；對于信號的處理，如對信號做 FFT，則選擇 DSP； ARM 是 32 位的，主頻一般在幾百 M，內(nèi)存一般是以 G 為單位，現(xiàn)在的趨勢是用于商業(yè)上的開發(fā) ARM+LINUX。 方案三：采用二極管傳感器 半導體材料和器件的許多性能參數(shù)，如電阻率， PN 結(jié)的反向漏電流和正向電壓等 ，都與溫度有著密切的關系。分布式 系統(tǒng)一般由若干 個 功能各異的單片機組成，各自完成特定的任務，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。 （ 4）單片機規(guī)格的系列化。該階段的單片機均帶有串行 I/O 口，且具有多級中斷處理系統(tǒng)。單片機可以定義為：一種把微處理器（ CPU）、隨機存取存儲器（ RAM）、只讀存儲器（ ROM）、輸入 /輸出（ I/O）接口電路、定時器 /計數(shù)器、串行通信接口及中斷系統(tǒng)等部件集成在同一塊芯片上的，具有完整功能的微型計算機。 傳感器與電子技術相結(jié)合，可以實現(xiàn)模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出， 其最大優(yōu)點是直觀、分辨率高、測量誤差小。但準確度比較低，不易實現(xiàn)自動化，而且容易損壞。分子運動愈激烈其溫度表現(xiàn)越高 。該系統(tǒng)利用數(shù)字式溫度傳感器 DS18B20 測量環(huán)境溫度，將測量到的溫度值顯示，并通過 APR9600 語音芯片將溫度值播報。將微處理器、存儲器、 I/O 電路集成到一塊半導體芯片的技術再次推動了這種嵌入式技術的發(fā)展，單片機是這種設計技術中的一個典型代表。 (4) 利用石英晶體測溫 。傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器 — 熱電偶傳感器。單片機的發(fā)展大致經(jīng)歷了外圍集成、總線完善、功能集成、全方位發(fā)展等技術發(fā)展階段，至今已走過了四個階段 [7]。將進一步向著 CMOS 化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方向發(fā)展。 其主要在智能儀器和控制中的應用。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術，是傳統(tǒng)控制技術的一次革命。 DS18B20 可以通過數(shù)據(jù)線供電， 也可以通過外部電源供電， 工作電壓范圍為 ～，適用于幾乎所有的單片機 。 （ 2） 4 組，共 32 個 I/O 口，每個引腳有專用指令，可以單獨進行讀 /寫操作。主要應用在中低端玩具、電子琴、電動車等產(chǎn)品上。本設計時鐘電路晶振用 12M，電容用兩個 20P 的。 二： ROM 命令 [15] 在主機檢測到應答脈沖后，就可以發(fā)出 ROM 命令，這些命令與各個從機設備的唯一 64 位 ROM代碼相關，允許主機在單總線上連接多個從機設備時，指定操作某個從機設備。其它設備將處于等待復位脈沖狀態(tài)。啟動總線上的 DS18B20 進行溫度轉(zhuǎn)換。 （ 6）用戶可自設定非易失性的報警上下限值。 例如，當轉(zhuǎn)換的最大值 07D0H 對應的溫度是 +125℃，則 +25℃的數(shù)字輸出為 0190H， 55℃的數(shù)字輸出為 FC90H。 CRC存儲在 64 位 ROM 的最高字節(jié)中。 APR9600 有以下特點 [3,17]： （ 1） APR9600 提供單片高質(zhì)量固態(tài)錄音和回放功能，不需軟件或微控制器支持； （ 2） APR9600 片內(nèi) Flash ROM 的容量為 256KB，可以靈活